【正文】 LED 電子顯示屏 的設計 。在此，向曾經(jīng)幫助過我的同學表示感謝。 同時 ，要感謝課題組的其他同學，他們給予我無私的幫助和極大的幫助，共同攻克難關的經(jīng)歷將成為我美好的回憶。從論文的選題，方案的制定以及論文的撰寫，都得到了 鄭 老師的熱心幫助。在論文的研究過程中， 鄭 老師在學習和生活中給予我熱情的關懷與幫助。 鄭 老師治學嚴謹，積極進取的工作作風以及平易近人的性格給我留下了深刻的印象。在這里，我感受到了濃 厚的學習氣氛，接觸到了豐富的專業(yè)知識，逐漸培養(yǎng)了學習研究能力。 參考文獻 [1]李光飛等 .單片機課程設計實例指導 .北京航天航空大學出版社， 2021 年 [2]余錫存等 .單片機原理及接口技術 . 西安電子科技大學出版社， 2021 年 [3]蔡美琴等 . MCS51 系列單片機應用技術 .高等教育出版社， 1993 年 [4]佘永權 . ATMEL89 系列單片機應用技術 .北京航天航空大學出版社， 1993 年 [5]李朝青 .單片機學習指導 .北京航天航空大學出版社， 2021 年 [6]王守中 . 51 單片機開發(fā)入門與典型實例 .人民郵電出版社， 2021 年 [7]黃慶華等 .單片機開發(fā)技術實訓 .電子工業(yè)出版社， 2021 年 ※ ※ ※ ※ ※ 致 謝 大學的學習即將結束，在此期間，我處于緊張的學習和生活當中。 LED 顯示屏顯示畫面色彩鮮艷，立體感強 ，靜如油畫，動如電影，廣泛應用于車站、碼頭、機場、商場、醫(yī)院、賓館、銀行、證 劵 市場、建筑市場、拍賣行、工商企業(yè)管理和其它公共場所。 LED 顯示屏分為圖文顯示屏和視頻顯示屏，均由 LED 矩陣塊組成。 LED 顯示屏： LED 就是 light emitting diode，發(fā)光二級管的英文縮寫，簡稱 LED。 通信距離：一般 LED 顯示屏的信號輸入是微機或其他設備，顯示屏離信號輸入設備都有一段距離，所以要求 LED 顯示屏必須支持遠距離信號的輸入并還原，基本所有的 LED 顯示屏都支持 10 米以上的信號輸入。 RS232C 計算機輸入輸出接口，是最常見的串行接口， RS232C 規(guī)標準接口有25 條線， 4 條數(shù)據(jù)線、 11 條控制線、 3 條定時線、 7 條備用和未定義線，常用的只有9 根，常用于 25pin DSUB 端 口一同使用，其最大傳輸速率為 20kbps，線纜最長為15 米。 RS232C 串口： RS232C 標準（協(xié)議）的全稱是 EIARS232C 標準，其中 EIA（ Electronic Industry Association）代表美國電子工業(yè)協(xié)會， RS（ emeded standard）代表推薦標準， 232 是標識號， C 代表 RS232 的最新一次修改（ 1969），在這之前，有 RS232B、 RS232A。 主要用于連接工作站等對掃描頻率要求很高的系統(tǒng)。BNC 接頭有別于普通 15 針 D— SUB 標準接頭的特殊顯示器接口。 BNC 端口，通常用于工作站和同軸電纜連接的連接器，標準專業(yè)視頻設備輸入、輸出端口。由上述關系可知，我們只需知道 Y Cr Cb 的值就能 夠得到 G 的值（即第四個等式不是必要的），所以在視頻輸出和顏色處理過程中就統(tǒng)一忽略綠色差 Cg 而只保留 Y Cr Cb，這便是色差輸出的基本定義。 視頻色差輸入接口：目前可以在一些專業(yè)級視頻工作站 /編輯卡專業(yè)級視頻設備或高檔影碟機等家電上看到有 YUVYCbCr Y/BB/Y 等標記的接口標識，雖然其標記方法和街頭外形各異但都是指的同一種接口色差端口（也稱分量視頻接口）。 S 視頻輸入： SVideo 具體英 文全稱叫 Separate Video，為了達到更好的視頻效果，人們開始探求一種更快捷優(yōu)秀清晰度更高的視頻傳輸方式，這就是當前 如日中天的 SVideo（也稱二分量視頻接口）， Separate video 的意義就是將 Video 信號分開傳送，也就是在 AV 接口的基礎上將色度信號 C 和亮度信號 Y 進行分離，再分別以不同的通道進行傳輸，它出現(xiàn)并發(fā)展于上世紀 90 年代后期通常采用標準的 4 芯（不含音效）或者擴展的 7 芯（含音效）。 AV 接口實現(xiàn)了音頻和視頻的分離傳輸，這就避免了因為音 /視頻混合干擾而導致的圖像質量下降，但由于 AV 接口傳輸?shù)娜匀皇且环N亮度 /色度（ Y/C）混合的視頻信號，仍然需要顯示設備對其進行亮 /色分離和色度解碼才能成像，這種先混合再分離的過程必然會造成色彩信號的損失，色度信號和亮度信號也會有很大的機會相互干擾從而影響最終輸出的圖像質量。 DV 數(shù)字端比標準 VGA 端子信號要好，數(shù)字接口保證了全部內(nèi)容采用數(shù)字格式傳輸，保證了主機到監(jiān)視器的傳輸過程中數(shù)據(jù)的完整性（無干擾信號引入），可以得到更清晰的圖像。從前面的視頻成像原理可知VGA 的視頻傳輸過程是最短上網(wǎng)，所以 VGA 接口擁有許多的優(yōu)點，如無串擾無電路合成分離損耗等。 顯示速度：是指 LED 顯示屏更新和轉換畫面的速度，通常用幀 /秒來表示。一般 256 級灰度的圖像，顏色過渡已很柔和，而 16 級灰度的彩色圖像，顏色過渡界線十分明顯。無論用 LED 制作單色、雙色或三色屏，想顯示圖像需要構成像素的每個 LED 的發(fā)光亮度都必須調節(jié)，其調節(jié)的精細程度就是顯示屏的灰度級。每個像素由若干個各種單色 LED 組 成，常見的成品稱像素筒。 LED 電子顯示屏 的設計 22 像素：制作室內(nèi) LED 屏的像素尺寸一般是 210 毫米，常常采用把幾種能產(chǎn)生不同基色的 LED 管芯封裝成一體。本系 統(tǒng) 設 計著重于對雙色屏的研究，對于灰度不同的真彩色 LED顯示屏的設計以及設備的驅動，有待于進一步的學習探討。但是由于 LED顯示屏的分析、設計與實際應用環(huán)境及應用目的有很大關系，所以對其控制系統(tǒng)的要求也是不同的。通過信息預先保存，不會因上位機的故障影響信息顯示，突然斷電也不會丟失數(shù)據(jù)?；痉项A期設想，并在實際中得到應用。 總結 通過分析 LED 顯示屏的技術發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實際應用需求，完整的設計了 LED顯示屏控制系統(tǒng)。 其他領域還包括體育場館信息顯示；道路交通信息顯示；調度指揮中心信息顯示；郵政、電信、商場購物中心等服務領域的業(yè)務宣傳及信息顯示；廣告媒體新產(chǎn)品等等。 （ 3）港口、車站旅客引導信息顯示。 （ 2）機場航班動態(tài)信息顯示。 這一領域為 LED 顯示屏的主要需求行業(yè)?；痉项A期設想，并在實際中得到應用。 本文通過分析 LED 顯示屏的技術發(fā)展現(xiàn)狀，根據(jù)實際應用需求，完整的設計了 LED 顯示屏控制系統(tǒng)。 新的設計方法增強了設計的靈活性，提高了工作效率，減少了芯片的數(shù)量，縮小了系統(tǒng)的體積，減低能源的消耗，提高了系統(tǒng)的性能指標和可靠性，尤其是在系統(tǒng)可編程技術 (ISP)的出現(xiàn)解決了可編程器件的編程問題，簡化了器件的設計流程，極大 地縮短了新產(chǎn)品的研制、開發(fā)周期、給樣機的設計、電路板的調試、系統(tǒng)制造、升級帶來了革命性的變化。 在輸入后，再根據(jù)仿真和適配的結果選擇器件 。 ISP 技術 在 采用系統(tǒng)設計軟件進行邏輯輸入時，輸入與所選器件無關。采用 ISP 技術后，硬件設計變得像軟件一樣易于修改，硬件的功能可以隨時加以修改或按預定的程序改變組態(tài)。常規(guī) PLD 在使用中通常是先編程后裝配，而采用 ISP 技術的 PLD 則是先裝配后編程，成為產(chǎn)品之后還可以反復編程。利用普通可編程的邏輯器件，雖可減少印刷電路板的設計與制做，但在修改該邏輯時仍舊不能避免器件的反復插拔。如果電路板的邏輯功能不符合要求，就必須重新設計制作，再重新調試，直到實現(xiàn)邏輯功能為止。 在 早期的 LED 電子顯示屏顯示控制電路中，大量采用的是常規(guī)數(shù)字電路系統(tǒng)設計，用數(shù)字電路組合出復雜控制邏輯。如白光配比的紅、綠、藍約為 3: 6: 1。 串行輸出口，其應該接 SPI 總線的 MISO 接口 STCP 存儲寄存器的時鐘脈沖輸入口 SHCP 移位寄存器的時鐘脈沖輸入口 OE 的非 輸出使能端 MR 的非 芯片復位端 Ds 串行數(shù)據(jù)輸入端 LED 顯示屏的 實現(xiàn)技術 LED 電子顯示屏最基本的顯示部件為 LED 管芯，根據(jù)人類視覺原理，可見的自然光是由紅、綠、藍三基色組成的。移位寄存器有一個串行移位輸入（ Ds），和一個串行輸出（ Q7’） ,和一個異步的低電平復位，存儲寄存器有一個并行 8 位的，具備三態(tài)的總線輸出，當使能 OE 時（為低電平），存儲寄存器的數(shù)據(jù)輸出到總線。數(shù)據(jù)在 SCHcp 的上升輸入，在 STcp的上升沿進入的存儲寄存器中去。 驅動芯片 驅動芯片主要是 74HC595， 74HC595 是具有 8 位移位寄存器和一個存儲器，三態(tài)輸出功能。 4/16 譯碼器 74HC595 對 LED 點陣的 16 行進行掃描。其主要特點是采用串行數(shù)據(jù)傳輸，可為掉電保護電源提供可編程的充電功能，并且可以關閉充電功能。 LED 顯示屏的 主控電路 系統(tǒng)主控電路 系統(tǒng)主控器電路 如圖 42 所示 ，即為一單片機最小系統(tǒng)，外加擴展槽與一些功能電路，通過鍵盤掃描來確定工作模式以及完成相關操作。 根據(jù) LED顯示屏驅動電路的工作原理，要使 LED顯示屏同步顯示 PC機 CRT上的實時信息，所設計的控制系統(tǒng)應包括與 PC機的接口電路設計、信號控制及信號轉換電路及輸出至 LED顯示屏驅動電路的接口電路。相對單機工作方式，主從工作模式的處理能力大大提高，并且分工明確，執(zhí)行速度得到很大的提高。 主從工作模式采用主從單片機工作方式來控制整個系統(tǒng)。但是，將所有功能集成在一起，一片 AT89C51 單片機處理能力是不夠的。 LED 顯示屏的 控制 模式 單機工作模式采用一個單片機控制實現(xiàn)所有功能，其中包括 LED 點陣顯示屏的刷新顯示、模式設定、時間讀取、溫度檢測，以及與上位機的通信等。在送每一行的數(shù)據(jù)到LED點陣前，先把數(shù)據(jù)分別送到第一級的 8個 74HC573，然后再給第二級的 8個 74HC573送鎖脈沖，數(shù)據(jù)一起輸出到 LED 點陣列中，這樣就避免了各行數(shù)據(jù)顯示不同步問題。 并行方式顯示可以通過鎖存器芯片來擴展 I/O 口，達到控制 LED 點陣的 64 個列線的目的。如果要驅動 64 列點陣顯示，通用 51單片機會比較吃力，出現(xiàn)比較嚴重的閃爍停滯現(xiàn)象。 此方案為點陣顯示屏系統(tǒng)中比較常用的，所用器件也比較常用，容易買到。點陣顯示屏每個單元由 16 個 8 8 點陣 LED 顯示模塊、行信號選擇譯碼器74HC13驅動器 74HC24數(shù)據(jù)移位寄存器 74HC595 和行驅動器組成。其工作 原理 為 :利用串行時鐘 CLK信號，將第一行要顯示的數(shù)據(jù)逐位移入 74HC595中，當全行數(shù)據(jù)全部移到位后，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)鎖存信號 STR將數(shù)據(jù)由 74HC595的后臺移入前臺鎖存，同時利用 STR信號進行計數(shù)譯碼產(chǎn)生第一行有效信號，使第一行 PNP管飽和導通，即第一行的 LED 正端全部接為高電平，由于在74HC595中鎖存的數(shù)據(jù)將使對應的列驅動三極管 8050導通或截止，所以第一行 LED的亮暗將由所移入的數(shù)據(jù)確定，在第一行有效的時期內(nèi)，移位時鐘移入第二行要顯示的數(shù)據(jù)，全部移入后，進行數(shù)據(jù)鎖存并由計數(shù)譯碼電路產(chǎn)生第二行有效信號 ，顯示第二行數(shù)據(jù) 一如此重復，當移位時鐘足夠高使整屏刷新速率 50Hz時，就可顯示一幅穩(wěn)定完整的畫面。當 N根行線分時工作且刷新速率足夠高時，就能顯示出一幅穩(wěn)定完整的文字或圖形。 N常規(guī)取值有 4, 8,16,32等。 根據(jù)這一原理，將 LED發(fā)光管排成陣列行式結構，稱橫線為行，縱線為列。而當重復頻率較高，即 T較短時，由于人眼的視覺暫留效應，閃爍感消失，人眼觀察到的 LED就為連續(xù)穩(wěn)定的發(fā)光。顯然，在脈沖周期的 T1期間， LED處于發(fā)光狀態(tài)，而在脈沖周期 T2期間， LED處于熄滅狀態(tài)。